(57)【要約】【課題】  互いに融点が異なる部材同士の溶接強度を従来より高くすることが可能な異種金属ＴＩＧ溶接方法及びその溶接構造を提供する。【解決手段】  本発明のＴＩＧ溶接方法及び溶接構造では、第２バスバー４０より第１バスバー３０をＴＩＧ溶接用トーチ７０に接近させた配置としてアークを発生させるので、低融点部材としての第２バスバー４０が過剰に加熱されることが防がれ、ブローホールの発生を抑えることができると共に、高融点部材としての第１バスバー３０の溶融不足も解消され、従来より溶接強度を高めることができる。従って、本実施形態の異種金属ＴＩＧ溶接方法及び溶接構造によれば、上記したモータ１０のように、自動車に搭載されて振動や寒暖の差を受ける電気機器に対しても、融点が異なる金属部材同士の溶接を行うことができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに融点が異なる高融点部材と低融点部材とをＴＩＧ溶接する方法であって、前記低融点部材より前記高融点部材をＴＩＧ溶接用トーチに接近させた配置としてアークを発生させることを特徴とする異種金属ＴＩＧ溶接方法。
【請求項２】
前記高融点部材及び前記低融点部材は、主成分が共通した金属であることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
前記高融点部材及び前記低融点部材は、共に鉄系の金属であることを特徴とする請求項２に記載の溶接方法。
【請求項４】
前記高融点部材及び前記低融点部材は、共にアルミニウム系の金属であることを特徴とする請求項２に記載の溶接方法。
【請求項５】
前記高融点部材及び前記低融点部材は、共に銅系の金属であることを特徴とする請求項２に記載の溶接方法。
【請求項６】
前記高融点部材は、タフピッチ銅である一方、前記低融点部材は、黄銅であることを特徴とする請求項５に記載の溶接方法。
【請求項７】
前記低融点部材としてのバスバーの先端部を縦割りにするスリットを形成し、
前記スリット内に前記高融点部材としての相手部材の先端部を配し、
前記相手部材の先端に前記ＴＩＧ溶接用トーチの先端を突き合わせてアークを発生させることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の異種金属ＴＩＧ溶接方法。
【請求項８】
互いに融点が異なる高融点部材と低融点部材とをＴＩＧ溶接するための異種金属ＴＩＧ溶接構造であって、
前記高融点部材は、前記低融点部材の側面又は端面から突出し、その突出部分が溶け落ちて前記高融点部材と前記低融点部材との接合部分を覆うビードが構成されたことを特徴とする異種金属ＴＩＧ溶接構造。
【請求項９】
前記高融点部材及び前記低融点部材は、共に自動車に搭載される電気機器に備えられたものであることを特徴とする請求項８に記載の異種金属ＴＩＧ溶接構造。
【請求項１０】
前記低融点部材及び前記高融点部材は、電動パワーステアリング用モータの内部で互いに溶接される１対のバスバーであることを特徴とする請求項９に記載の異種金属ＴＩＧ溶接構造。
【請求項１１】
前記低融点部材はバスバーでありかつそのバスバーの先端部を縦割りにするスリットが形成され、そのスリット内には前記高融点部材としての相手部材の先端部が配され、
前記相手部材の先端部は、前記バスバーの側面から突出されかつその先端部が溶け落ちて前記ビードが構成されたことを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載の異種金属ＴＩＧ溶接構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに融点が異なる高融点部材と低融点部材とをＴＩＧ溶接する異種金属ＴＩＧ溶接方法及びその溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＴＩＧ溶接方法では、２つの部材を重ね合わせ、それら２つの部材の接合面にＴＩＧ溶接用トーチを突き合わせた状態でアークを発生させる。これにより、両部材が同時に溶融して混同し、それが凝固してビードが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来のＴＩＧ溶接方法では、溶接対象となる両部材の融点が相違する場合には、それら両部材が同じ程度に溶融しないため、十分な溶接強度を得られなかった。具体的には、比較的高融点のタフピッチ銅と比較的低融点の黄銅とを、従来のＴＩＧ溶接方法を用いて溶接した場合には、黄銅の溶融が十分の状態で、タフピッチ銅の溶融が不十分となる。また、タフピッチ銅を十分に溶融させようとした場合には、黄銅に含まれる錫が昇華してガスが発生し、ブローホール（巣）が多数発生する。いずれにしても、従来のＴＩＧ溶接方法では、十分な溶接強度を得ることができなかった。
【０００４】
なお、ＴＩＧ溶接に関しては、ＪＩＳ工業用語大事典（日本規格協会）に掲載されているが、互いに融点が異なる部材をＴＩＧ溶接する技術を掲載した従来公報その他の文献は、見つけることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、互いに融点が異なる部材同士の溶接強度を従来より高くすることが可能な異種金属ＴＩＧ溶接方法及びその溶接構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る異種金属ＴＩＧ溶接方法は、互いに融点が異なる高融点部材と低融点部材とをＴＩＧ溶接する方法であって、低融点部材より高融点部材をＴＩＧ溶接用トーチに接近させた配置としてアークを発生させるところに特徴を有する。
なお、本発明で用いる「低融点」及び「高融点」の語は、互いに融点が異なる二部材において、相対的に一方が「高融点」であり他方が「低融点」であることを意味する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の溶接方法において、高融点部材及び低融点部材は、主成分が共通した金属であるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載の溶接方法において、高融点部材及び低融点部材は、共に鉄系の金属であるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２に記載の溶接方法において、高融点部材及び低融点部材は、共にアルミニウム系の金属であるところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２に記載の溶接方法において、高融点部材及び低融点部材は、共に銅系の金属であるところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の溶接方法において、高融点部材は、タフピッチ銅である一方、低融点部材は、黄銅であるところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の異種金属ＴＩＧ溶接方法において、低融点部材としてのバスバーの先端部を縦割りにするスリットを形成し、スリット内に高融点部材としての相手部材の先端部を配し、相手部材の先端にＴＩＧ溶接用トーチの先端を突き合わせてアークを発生させるところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、異種金属ＴＩＧ溶接構造において、互いに融点が異なる高融点部材と低融点部材とをＴＩＧ溶接するための異種金属ＴＩＧ溶接構造であって、高融点部材は、低融点部材の側面又は端面から突出し、その突出部分が溶け落ちて高融点部材と低融点部材との接合部分を覆うビードが構成されたところに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８に記載の異種金属ＴＩＧ溶接構造において、高融点部材及び低融点部材は、共に自動車に搭載される電気機器に備えられたものであるところに特徴を有する。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の異種金属ＴＩＧ溶接構造において、低融点部材及び高融点部材は、電動パワーステアリング用モータの内部で互いに溶接される１対のバスバーであるところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項８乃至１０の何れかに記載の異種金属ＴＩＧ溶接構造において、低融点部材はバスバーでありかつそのバスバーの先端部を縦割りにするスリットが形成され、そのスリット内には高融点部材としての相手部材の先端部が配され、相手部材の先端部は、バスバーの側面から突出されかつその先端部が溶け落ちてビードが構成されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１７】
［請求項１の発明］
請求項１の異種金属ＴＩＧ溶接方法によれば、低融点部材より高融点部材をＴＩＧ溶接用トーチに接近させた配置としてアークを発生させるので、低融点部材が過剰に加熱されることが防がれ、ブローホールの発生を抑えることができると共に、高融点部材の溶融不足も解消され、従来より溶接強度を高めることができる。
【００１８】
［請求項２〜６の発明］
請求項２の溶接方法では、高融点部材及び低融点部材は、主成分が共通した金属であるので、溶融した高融点部材と低融点部材とがなじみ易くなる。具体的には、高融点部材及び低融点部材は、共に鉄系の金属（請求項３の発明）、又は、共にアルミニウム系の金属（請求項４の発明）、或いは、共に銅系の金属（請求項５の発明）にすることが好ましい。さらに具体的には、高融点部材をタフピッチ銅とし、低融点部材を黄銅とした場合、黄銅に含まれる錫によるブローホールを従来より抑えることができ、溶接強度を高くすることが可能となる。
【００１９】
［請求項７及び１１の発明］
請求項７及び請求項１１の発明によれば、低融点部材としてのバスバーと、高融点部材としての相手部材の先端部との溶接強度を高くすることが可能になる。また、溶接前に、相手部材がバスバーのスリット内に保持されるので、溶接時に作業者が相手部材とバスバーとを組み付け状態に保持する必要がなくなり、作業性にも優れる。
【００２０】
［請求項８の発明］
請求項８の異種金属ＴＩＧ溶接構造によれば、高融点部材が、低融点部材の側面又は端面から突出しているので、低融点部材より高融点部材をＴＩＧ溶接用トーチに接近させた配置にしてアークを発生させることができる。これにより、低融点部材が過剰に加熱されることが防がれ、ブローホールの発生を抑えることができると共に、高融点部材の溶融不足も解消され、従来より溶接強度を高めることができる。
【００２１】
［請求項９及び１０の発明］
本発明に係る異種金属ＴＩＧ溶接構造によれば、自動車に搭載されて振動や寒暖の差を受ける電気機器に対しても、融点が異なる金属部材同士の溶接を行うことができる（請求項９の発明）。特に、自動車の操舵系を構成する電動パワーステアリング用モータでは、安全性を確保するために高い溶接強度が要求され、本発明に係る異種金属ＴＩＧ溶接構造を適用することが好ましい（請求項１０の発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明をモータ内部の結線部分に適用した一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示したモータ１０は、自動車に搭載される電動パワーステアリングシステムに用いられるブラシレスモータであって、筒形ハウジング１１の内側にステータコア１２を備える。
【００２３】
ステータコア１２は、周方向で複数のコア構成体１４に分割可能な構造になっている。各コア構成体１４には、縦方向（軸方向）にコイル１５が巻回されている。そして、各コイル１５を構成する各ワイヤ１６の両端部は、図２に示すようにステータコア１２の一端側（図２の上端側）に集められ、環状のバスバーホルダー２０を貫通している。図３に示すように、バスバーホルダー２０には複数の第１バスバー３０が互いに絶縁状態に保持されている。これら第１バスバー３０の先端部は、筒形ハウジング１１の内周面に突き合わせた状態になっており、各第１バスバー３０の先端部に、各ワイヤ１６の端部が溶接されている。以上により、各コイル１５を構成するワイヤ１６同士が結線されて、三相のモータ回路が構成されている。
複数の第１バスバー３０のうち所定の３つの第１バスバー３０の先端部は、バスバーホルダー２０から図２の上方に向かって突出している。また、図３に示すように、筒形ハウジング１１の周壁にはコネクタ５１が設けられ、このコネクタ５１には３つの第２バスバー４０がインサート成形されている。そして、これら第２バスバー４０の先端部が筒形ハウジング１１の内周面から内側に向かって張り出し、前述の如くバスバーホルダー２０から上方に突出した各第１バスバー３０の先端部に溶接されている（図４（Ｂ）参照）。
【００２４】
さて、本実施形態では、第１バスバー３０は、本発明に係る「高融点部材」としてのタフピッチ銅で構成される一方、第２バスバー４０は、本発明に係る「低融点部材」としての黄銅で構成されており、これら第１バスバー３０と第２バスバー４０との溶接部分に本発明が適用されている。即ち、図４（Ａ）には、これら第１バスバー３０及び第２バスバー４０を溶接する前の状態が示されている。同図に示すように、第２バスバー４０には、その先端部を縦割りにしたスリット４６が形成されている。スリット４６は、第１バスバー３０の板厚とほぼ同じ幅をなし、その奥行きは第１バスバー３０に舌片３９の幅とほぼ同じになっている。
【００２５】
図４（Ａ）に示すように、第２バスバー４０のうちスリット４６の両側に形成された突片４３，４３は、スリット４６を挟んで互いに線対称な形状になっている。また、各突片４３の外縁部には、先端に向かうに従ってスリット４６側に接近したテーパ面４５が形成されている。そして、第１バスバー３０の舌片３９が、スリット４６の奥側に配されて、第２バスバー４０の上面から板厚の約１〜３倍ほどが突出した状態に保持されている。
【００２６】
このように構成された第１バスバー３０と第２バスバー４０は、ＴＩＧ溶接によって溶接される。具体的には、図５に示すように、第１バスバー３０における舌片３９の先端にＴＩＧ溶接用トーチ７０の先端７０Ａを突き合わせてアークを発生させる。これにより、ＴＩＧ溶接用トーチ７０に近い側の第１バスバー３０（高融点部材）の方が、第２バスバー４０（低融点部材）より多くの熱をアークから受ける。この結果、第１バスバー３０及び第２バスバー４０が程良く溶融される。また、第２バスバー４０の両突片４３，４３は先細り形状であるので、各突片４３の先端側が確実に溶融する。そして、第１バスバー３０と第２バスバー４０とが溶融状態で混ざり合い、溶けた金属が固化したときには、図４（Ｂ）に示すように第１バスバー３０と第２バスバー４０との交差部分にビード５０ができ、第１バスバー３０と第２バスバー４０とが一体的に固定される。
なお、ワイヤ１６は、第１バスバー３０と同じ「タフピッチ銅」で構成されており、ワイヤ１６と第１バスバー３０とは、通常通りの融点が同じ金属同士の溶接によって一体固定されている。
【００２７】
このように、本実施形態のＴＩＧ溶接方法及び溶接構造によれば、第２バスバー４０より第１バスバー３０をＴＩＧ溶接用トーチ７０に接近させた配置としてアークを発生させるので、低融点部材としての第２バスバー４０が過剰に加熱されることが防がれ、ブローホールの発生を抑えることができると共に、高融点部材としての第１バスバー３０の溶融不足も解消され、従来より溶接強度を高めることができる。従って、本実施形態の異種金属ＴＩＧ溶接方法及び溶接構造によれば、上記したモータ１０のように、自動車に搭載されて振動や寒暖の差を受ける電気機器に対しても、融点が異なる金属部材同士の溶接を行うことができる。しかも、本実施形態の溶接構造によれば、溶接前に第１バスバー３０が第２バスバー４０のスリット４６内に保持されるので、溶接時に作業者が第１のバスバー３０と第２バスバー４０とを組み付け状態に保持する必要がなくなり、作業性にも優れる。
【実施例】
【００２８】
本発明の効果を確認するために下記実験を行った。
１）下記表１の特性を有するタフピッチ銅を、角柱状の高融点部材７１，７２，７３（図６参照）として用意する。
２）下記表１の特性を有する黄銅を、角柱状の低融点部材８１，８２，８３（図６参照）として用意する。
３）図６の左側に示すように、高融点部材７１と低融点部材８１の側面同士を接合し、高融点部材７１を低融点部材８１より上方に突出させた状態に保持する。そして、ＴＩＧ溶接用トーチと高融点部材７１との間のみにアークを発生させ、これにより溶融した高融点部材７１を下方の低融点部材８１に付着させて第１テストピース８５を製作する。
４）図６の中央に示すように、高融点部材７２と低融点部材８２の側面同士を接合し、低融点部材８２を高融点部材７２より上方に突出させた状態に保持する。そして、ＴＩＧ溶接用トーチと低融点部材８２との間のみにアークを発生させ、これにより溶融した低融点部材８２を下方の高融点部材７２に付着させて第２テストピース８６を製作する。
５）図６の右側に示すように、高融点部材７３と低融点部材８３の側面同士を接合し、高融点部材７３と低融点部材８３との上端面が略面一になった状態に保持する。そして、高融点部材７３と低融点部材８３との接合面にＴＩＧ溶接用トーチを突き合わせてアークを発生させ、第３テストピース８７を製作する。
６）テストピース８５〜８７の溶接部分をカットし、表面をエッチング後に金属顕微鏡にて、溶接部分における高融点部材と低融点部材との混合度合い及びブローホールを比較検討する。なお、図６の下欄には、金属顕微鏡を用いて撮影したテストピース８５〜８７のカット面の写真が示されている。
【００２９】
【表１】
2005230869.tif 000003
【００３０】
なお、上記した３）〜５）のＴＩＧ溶接は、全て下記表２で示した範囲における同一条件で行った。
【表２】
2005230869.tif 000004
【００３１】
上記テストピース８５〜８７を比較すると、本発明を適用した第１テストピース８５は、他の異種金属ＴＩＧ溶接方法及び溶接構造で製作した第２及び第３のテストピース８６，８７に比べてブローホールが少ないことが分かる。具体的には、ブローホールの発生率は、第１テストピース８５では約１％以下であり、第２のテストピース８６では約５％であり、第３のテストピース８６では約５％であった。
【００３２】
また、第２テストピース８６では、ビードＢと高融点部材７２との臨界部分Ｒ２が明確になっているが、本発明を適用した第１テストピース８５では、ビードＢと低融点部材８１との臨界部分Ｒ１が不明確になっている。また、写真をカラーにすると、第３テストピース８７においても、ビードＢと高融点部材７３との臨界線が明確になっていることが分かる。このことより、本発明を適用した第１テストピース８５は、他の第２及び第３のテストピース８６，８７に比べて、高融点部材７１と低融点部材８１とが十分に混合されて強く結合されていることが分かる。
【００３３】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態では、モータ内の結線部分に本発明を適用したものを例示したが、モータ以外の電気製品に備えた部材同士の溶接部分に本発明を適用してもよい。
【００３４】
（２）前記実施形態では、タフピッチ銅と黄銅との溶接に本発明を適用したものを例示したが、他の銅系金属同士の溶接に本発明を適用してもよく、さらには、鉄系金属同士、アルミニウム系金属同士、或いは、系が異なる金属同士（例えば、銅系金属とアルミニウム系金属）の溶接に本発明を適用してもよい。
【００３５】
（３）前記実施形態では、バスバー３０，４０同士を溶接したものを例示したが、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、バスバー４１とワイヤ５２とを溶接する部分に本発明を適用してもよい。即ち、前記実施形態の第２バスバー４０と先端部がほぼ同じ構成であるバスバー４１のスリット４６’内に、ワイヤ５２の先端部を配置する。そして、そのワイヤ５２の先端をバスバー４１から突出させ、この状態で、ワイヤ５２の先端にＴＩＧ溶接用トーチと突き合わせてアークを発生させてもよい（図７（Ｂ）参照）。
【００３６】
（４）また、本発明に係る溶接方法及び溶接構造としては、例えば、図８に示すように、水平方向の延びたバスバー４２の先端を上方に直角曲げし、その側方からワイヤ５３を宛がうと共に、そのワイヤ５３をバスバー４２の先端より上方の突出させた状態にして、ワイヤ５３の先端にＴＩＧ溶接用トーチを突き合わせてアークを発生させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータを構成する部品の分解斜視図
【図２】そのステータコア及び筒形ハウジングの側断面図
【図３】筒形ハウジング及びバスバーホルダーの平面図
【図４】（Ａ）バスバー同士を組み付けた状態の斜視図（Ｂ）バスバー同士を溶接した状態の斜視図
【図５】ＴＩＧ溶接用トーチ、バスバーの側面図
【図６】テストピースの切断面の写真
【図７】（Ａ）バスバーとワイヤとを組み付けた状態の斜視図（Ｂ）バスバーとワイヤとを溶接した状態の斜視図
【図８】ＴＩＧ溶接用トーチ、バスバー及びワイヤの側面図
【符号の説明】
【００３８】
１０        モータ（自動車に搭載される電気機器）
３０，４０，４１，４２    バスバー（低融点部材）
３２        スリット
５２，５３  ワイヤ（高融点部材）
７０        ＴＩＧ溶接用トーチ
【図１】
2005230869.tif 000005
【図２】
2005230869.tif 000006
【図３】
2005230869.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図６】
2005230869.tif 000012